Методологические подходы в исследовании конструктивной надежности сборно-разборных трубопроводов из композиционных материалов | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 30 ноября, печатный экземпляр отправим 4 декабря.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: , ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №2 (82) январь-2 2015 г.

Дата публикации: 17.01.2015

Статья просмотрена: 178 раз

Библиографическое описание:

Прохоров, А. А. Методологические подходы в исследовании конструктивной надежности сборно-разборных трубопроводов из композиционных материалов / А. А. Прохоров, А. В. Елькин, А. Ю. Прошкин. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2015. — № 2 (82). — С. 117-118. — URL: https://moluch.ru/archive/82/15104/ (дата обращения: 16.11.2024).

В статье проведен анализ проблем повышения конструктивной надежности сборно-разборных трубопроводов, определены основные направления изучения характеристик трубопроводов, изготовленных из композиционных материалов.

Ключевые слова: сборно-разборные трубопроводы, композиционные материалы, трещиностойкость.

 

Трубопроводный транспорт является наиболее экономичным и эффективным видом транспорта жидких углеводородов. Его роль особенно возрастает при транспортировке на большие расстояния и в отдаленные районы, при этом надежность трубопроводных транспортных систем (ТрС) является одним из главных условий бесперебойной подачи нефтепродуктов потребителям. Важным фактором обеспечения надежности служит правильный выбор материала для сооружения, ремонта, восстановления и реконструкции элементов ТрС, в том числе сборно-разборных трубопроводов (СРТ).

Несмотря на внешнюю простоту сооружения, ТрС отличаются сложной схемой взаимодействия с грунтом, изменчивостью действия силовых факторов, неопределенностью напряженно-деформированного состояния, масштабностью сетей, экстремальностью нагрузок и т. д. Все это увеличивает вероятность возникновения отказов, усложняет проведение ремонтных и восстановительных работ, поэтому даже незначительные отклонения действительных условий от принятых за исходные при проектировании приводят систему в состояние предельного напряжения.

В настоящее время масштабность ТрС не дает возможности достичь такого качества материалов (основной материал для изготовления СРТ — металл), при котором была бы полностью исключена вероятность появления дефектов, ведущих к нарушению технологических параметров транспортировки нефтепродуктов.

Таким образом, проблема повышения конструктивной надежности СРТ определяет необходимость поиска и разработки альтернативных материалов и конструкций, способных к сокращению объемов восстановительных работ, возникающих вследствие коррозионного старения и предельных перенапряжений линейной части. К таким материалам на современном этапе следует отнести стекловолокнистые композиты, дающие возможность значительно повысить технико-экономические характеристики СРТ, однако практика использования конструкций труб из композиционных материалов (КМ) столкнулась с рядом технических проблем, требующих научного изучения:

-          низкая трещиностойкость стенок труб под действием внутреннего давления и возникающая при этом вероятность утечек перекачиваемого продукта;

-          проницаемость герметизирующего слоя, возникающая вследствие длительного действия внутреннего давления;

-          недостаточная надежность соединительных элементов;

-          высокая стоимость исходных композиционных материалов.

В сфере этих проблем разработка конструктивно-технологических приемов, обеспечивающих надежное и безаварийное функционирование трубопроводов из КМ является важной экономической и экологической задачами. Исходя из этого, научно-исследовательские работы (НИР) по качественному улучшению эксплуатационных характеристик трубопроводов из КМ необходимо проводить по следующим направлениям:

-          материаловедческому — направленному на рецептурную и/или композиционную организацию материала проектируемого трубопровода;

-          конструкторскому — поиск новых конструктивных способов обеспечения прочности, герметичности, повышения надежности функционирования, экологической безопасности, многофункциональности СРТ и надежности их соединений;

-          технологическому — разработка и совершенствование технологических приемов и методов изготовления высоконадежных СРТ;

-          исследовательскому — связанному с дальнейшим изучением свойств и структуры КМ, поиском путей уменьшения их проницаемости, выбором оптимальных и разработкой новых режимов эксплуатации, не приводящих к растрескиванию стенок трубы из КМ и разрушению герметизирующего слоя.

Объектом исследования указанных НИР должны быть сложные многослойные системы «рабочая среда — герметизирующий слой — адгезионный слой — стенка трубопровода — внешняя среда», при этом каждый элемент которых, в свою очередь, должен быть рассмотрен как подсистема, обладающая собственной структурой и решать вменяемые функциональные задачи. В этом случае наиболее эффективным методом научного исследования и синтеза оптимальных решений является системный анализ в сочетании с комплексным подходом. Показателями эффективности работ, наряду с повышением уровней прочности, герметичности, надежности, экологической безопасности и многофункциональности, должны стать материалоемкость конструкции СРТ и конструктивно-технологическая простота их создания.

На основании таких методологических подходов определены основные задачи для дальнейших исследований:

1.                  Формирование методологического комплекса для проведения исследований труб из КМ на прочность и герметичность.

2.                  Исследование механизма нарушения монолитности стенки трубы из КМ под действием внутреннего давления.

3.                  Исследование процессов проницаемости стенки труб из КМ под действием внутреннего давления.

4.                  Разработка конструктивно-технологических принципов обеспечения надежности СРТ из КМ с обоснованием технико-экономической эффективности мероприятий.

Ожидаются следующие научно-практические результаты исследований, основанных на использовании указанных методологических подходов:

-          физико-математические модели процессов трещинообразования композиционных стенок труб и их проницаемости;

-          концептуальные решения проблемы обеспечения герметичности и прочности композиционных труб;

-          новые конструктивно-технологические принципы создания СРТ из КМ;

-          базовые конструкции соединений труб СРТ;

-          обоснование целесообразности использования труб из КМ для СРТ.

Основные термины (генерируются автоматически): внутреннее давление, герметизирующий слой, конструктивная надежность, материал, экологическая безопасность.


Ключевые слова

сборно-разборные трубопроводы, композиционные материалы, трещиностойкость., трещиностойкость

Похожие статьи

Сборно-разборные трубопроводы из современных композитных материалов

В статье проведен анализ возможности использования композитных материалов (КМ) для изготовления труб магистральных сборно-разборных трубопроводов (СРТ), рассмотрены основные характеристики существующих КМ на основе высокопрочных армирующих нитей из с...

Учет поврежденности монолитных и дискретных материалов при проектировании дорожных конструкций

Выполнен обзор и анализ критериев прочности и условий пластичности монолитных и дискретных материалов, применяемых для устройства дорожных конструкций, и их методов расчета. Рассмотрены наиболее часто применяемые решения, в том числе полученные в пос...

Восстановление деталей машин из полимерных материалов

В статье описываются методы и технология восстановления и ремонта изделий из композиционных материалов на основе пластических масс (термопластов, реактопластов). Анализируются основные факторы, влияющие на выбор типа соединений деталей. Обосновываетс...

Оценка технологий возведения арматурных каркасов высотных монолитных конструкций

Представленные результаты исследований возможных соединений арматурных каркасов, отличающиеся от существующих аналогов более надежным и быстрым способом соединения, обеспечивающим необходимую прочность конструкции. Взамен энерго- и материалоемких сва...

Эффективность применения плоских сборно-монолитных перекрытий в каркасном домостроении

В работе приведены возможные преимущества каркасного домостроения, выполнен краткий обзор существующих каркасных систем с плоскими сборно-монолитными перекрытиями. На примере одной из систем рассмотрены недостатки, возникающие в процессе их возведени...

Эффективность применения высокопрочного бетона при возведении железобетонных промышленных газоотводящих труб

На основе данных литературных источников рассмотрены эффективность применения ВПБ при возведении промышленных железобетонных дымовых труб, технология получения и сферы применения высокопрочного бетона. Выявлены основные закономерности влияния повышен...

Исследование надежности технологических процессов виброобработки в абразивной среде

В данной статье представлен анализ работ по исследованию надежности технологических процессов. Определен круг проблем, связанных с исследованием надежности технологических процессов виброабразивной обработки. Технологический процесс описан как сложна...

Исследование влияния полимерной композиции на прочностные свойства ниточных соединений в одежде

Данная статья посвящена разработке способа обеспечения прочности ниточных соединений в швейных изделиях различного ассортимента путем применения эффективных полимерных композиций, обеспечивающего одновременно обрабатывать швейные нитки и прокладывани...

Теплоизоляционные материалы ограждающих конструкций наружных систем утепления

В статье рассмотрены теплоизоляционные материалы систем ограждающих конструкций, используемых в нашей стране. Каждый материал имеет свои особенности, достоинства и недостатки, имеет области наиболее эффективного применения. Проведена выборка современ...

Подход к техническому диагностированию корпусного оборудования из двухслойных сталей

В данной статье рассмотрен алгоритм и некоторые технологические варианты сварки двухслойных сталей. Рассмотрены зоны сварного соединения с точки зрения наиболее вероятного образования дефектов и вследствие этого подход к техническому диагностированию...

Похожие статьи

Сборно-разборные трубопроводы из современных композитных материалов

В статье проведен анализ возможности использования композитных материалов (КМ) для изготовления труб магистральных сборно-разборных трубопроводов (СРТ), рассмотрены основные характеристики существующих КМ на основе высокопрочных армирующих нитей из с...

Учет поврежденности монолитных и дискретных материалов при проектировании дорожных конструкций

Выполнен обзор и анализ критериев прочности и условий пластичности монолитных и дискретных материалов, применяемых для устройства дорожных конструкций, и их методов расчета. Рассмотрены наиболее часто применяемые решения, в том числе полученные в пос...

Восстановление деталей машин из полимерных материалов

В статье описываются методы и технология восстановления и ремонта изделий из композиционных материалов на основе пластических масс (термопластов, реактопластов). Анализируются основные факторы, влияющие на выбор типа соединений деталей. Обосновываетс...

Оценка технологий возведения арматурных каркасов высотных монолитных конструкций

Представленные результаты исследований возможных соединений арматурных каркасов, отличающиеся от существующих аналогов более надежным и быстрым способом соединения, обеспечивающим необходимую прочность конструкции. Взамен энерго- и материалоемких сва...

Эффективность применения плоских сборно-монолитных перекрытий в каркасном домостроении

В работе приведены возможные преимущества каркасного домостроения, выполнен краткий обзор существующих каркасных систем с плоскими сборно-монолитными перекрытиями. На примере одной из систем рассмотрены недостатки, возникающие в процессе их возведени...

Эффективность применения высокопрочного бетона при возведении железобетонных промышленных газоотводящих труб

На основе данных литературных источников рассмотрены эффективность применения ВПБ при возведении промышленных железобетонных дымовых труб, технология получения и сферы применения высокопрочного бетона. Выявлены основные закономерности влияния повышен...

Исследование надежности технологических процессов виброобработки в абразивной среде

В данной статье представлен анализ работ по исследованию надежности технологических процессов. Определен круг проблем, связанных с исследованием надежности технологических процессов виброабразивной обработки. Технологический процесс описан как сложна...

Исследование влияния полимерной композиции на прочностные свойства ниточных соединений в одежде

Данная статья посвящена разработке способа обеспечения прочности ниточных соединений в швейных изделиях различного ассортимента путем применения эффективных полимерных композиций, обеспечивающего одновременно обрабатывать швейные нитки и прокладывани...

Теплоизоляционные материалы ограждающих конструкций наружных систем утепления

В статье рассмотрены теплоизоляционные материалы систем ограждающих конструкций, используемых в нашей стране. Каждый материал имеет свои особенности, достоинства и недостатки, имеет области наиболее эффективного применения. Проведена выборка современ...

Подход к техническому диагностированию корпусного оборудования из двухслойных сталей

В данной статье рассмотрен алгоритм и некоторые технологические варианты сварки двухслойных сталей. Рассмотрены зоны сварного соединения с точки зрения наиболее вероятного образования дефектов и вследствие этого подход к техническому диагностированию...

Задать вопрос